Главная > Разное > Вязкие течения с парадоксальными свойствами
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная книга, конечно, далеко не исчерпывает тему, которой она посвящена. Авторы преследовали другую цель — подчеркнуть важность парадоксов для глубокого понимания динамики вязкой жидкости и их значения как мощного стимула для развития этой дисциплины. Осознание парадокса — это своеобразный вызов, который природа бросает исследователю и который мобилизует его любознательность и интеллект. Разрешение парадокса приводит, как правило, к решению обширного круга новых содержательных задач и созданию нового метода исследования, область приложения которого обычно значительно шире той проблемы, для разрешения которой он создается. Примеры тому содержатся и в этой монографии.

Анализ парадокса потери существования решения, который первоначально установлен был в конкретной задаче о взаимодействии вихревой нити с плоскостью, привел к пониманию ряда общих свойств конических течений вязкой жидкости и решению немалого числа далеко не тривиальных задач. Преодоление парадокса в тепловой задаче для струи Ландау привело к созданию метода обобщенных мультипольпых разложений, который позволил решить ряд трудных задач в теории вязких струй и выявить их весьма необычные свойства.

Хотя парадоксы играют ключевую роль, по-видимому, в любой области знания, складывается впечатление, что в гидродинамике и конкретно в механике вязкой яаддкости их число особенно велико. Причины тому — сильно нелинейный характер уравнений наличие малого параметра при старших производных. С этим связан, и можно сказать, самый главный неразрешенный парадокс вязкой гидродинамики — проблема турбулентности. Имея достаточно почтенный возраст и мощный глубоко разработанный аппарат, теоретическая гидромеханика пока адекватно описывает) весьма ограниченный как по числу, так и по значению круг течений жидкости. И в природе, и в технике преобладает турбулентное движение сплошной среды, а теория, опирающаяся на «первые принципы», охватывает лишь часть ламинарных течений.

Не вызывает сомнения, что существуют парадоксальные явления, обязанные именно турбулентному характеру движения. К ним, скорее всего, принадлежит известный эффект Ранка.

Простой модельный пример явления, которое может реализоваться только в турбулентном режиме течения, приведен в книге. Это спонтанное возникновение вращения в струйном течении с турбулентным ядром. В ламинарном режиме такое принципиально невозможно. Заметим, что аналогичный запрет в виде теоремы Каулинга существует в теории МГД-динамо. Не исключено, что модель с турбулентным ядром, поскольку в этом случае условия теоремы не выполняются, может обнаружить возможность генерации стационарного магнитного поля. Ряд удивительных астрофизических и геофизических феноменов для своего объяснения требует существенного учета турбулентности.

На основании полученных в книге теоретических результатов возникает потребность в проведении ряда физических экспериментов.

1. Взаимодействие вращающейся «иголки» с перпендикулярной плоскостью. Цель эксперимента — выяснить, что происходит с течением при числах Рейнольдса порядка и больше критического значения, при котором перестает существовать автомодельное решение. Помимо этого чисто научного интереса такой эксперимент важен как простейшая модель для исследования торцевого эффекта в вихревых камерах.

2. Воздушная струя, образующаяся над водой, движущейся по закону вихрестока, т. е. восходящее течение воздуха над водоворотом. Цель эксперимента — подтверждение двухъячеистой структуры потока, анализ околокритических явлений и возможности нарушения осевой симметрии. Прикладное значение — моделирование атмосферных образований типа торнадо и астрофизических струй.

3. Взаимодействие линейного источника с плоскостью. Цель — изучение торцевого эффекта в виде пристенной струи, влияния на него турбулентности, моделирование -образных распределений скорости в диффузорах и переходных участках труб.

4. Течение в пористой вращающейся трубе. Цель — анализ потери автомодельного характера течения, перехода к турбулентности, режимов прямоточного и рециркуляционного течений, установление зависимости турбулентной вязкости от скорости вращения. Исследования могут иметь приложения для понимания и расчета течений в вихревых камерах и тепловых трубах.

5. Течение между пористым вращающимся диском и плоскостью. Цель эксперимента — проверка возможности спонтанного возникновения вращения при неподвижном диске и аномально высокой подъемной силы в условиях, предсказываемых теорией. Возможны приложения в области бездорожного транспорта.

Такого рода эксперименты помимо самостоятельного интереса, несомненно, стимулировали бы дальнейшее развитие теории.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление